(57)【要約】【課題】  高精度で、補正する収差に応じて柔軟に構成を適応させることが可能な波面変換素子を有する光情報記録媒体用光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  光情報記録媒体用光ピックアップ装置１の光路に波面変換素子５が配置された構成とし、この波面変換素子を、液密容器５ａ内収容された、相互に混じり合うことなく、屈折率をことにする少なくとも導電性を有する第１の光透過性液体５７と非導電性光透過性液体５８の充填によって構成し、第１の光透過性液体５７への電圧印加によって、第１及び第２の光透過性液体５７及び５８間の界面形状を変化させる構成とするものであり、印加電圧の電極形状、光透過性液体５７及び５８の組み合わせ態様、液密容器の内面形状等の選定によって、界面の形状変化の多様性を高い精度で得られるようにする。【選択図】        図２
2006012247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光情報記録媒体に対する光通路上に、収差補正の波面変換素子が配置される光情報記録媒体用光ピックアップ装置であって、
該波面変換素子が、光透過性液体が収容され少なくとも上記光通路を構成する部分が光透過構成とされた液密容器と、
電圧印加手段とを有し、
上記光透過性液体は、互いに混ざり合うことがなく、互いに屈折率を異にする少なくとも第１及び第２の光透過性液体が上記光通路を横切る界面を形成するように接して液密容器内に収容封入され、
上記第１の光透過性液体は導電性液体であり、上記第２の光透過性液体は非導電性液体であって、
上記電圧印加手段によって、上記第１の光透過性液体に対する印加電圧を制御することによって上記第１及び第２の光透過性液体間の界面形状を変形させて、該波面変換素子に入射する光の波面を変換させるようにしたことを特徴とする光情報記録媒体用光ピックアップ装置。
【請求項２】
上記導電性液体による上記第１の光透過性液体と、上記非導電性の第２の光透過性液体の少なくとも一方が２層以上とされ、これら第１の光透過性液体と第２の光透過性液体とは交互に配置され、
上記導電性液体の第１の光透過性液体の少なくとも１層以上に、上記電圧印加手段によって電圧印加がなされることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体用光ピックアップ装置。
【請求項３】
上記液密容器は、相対向する第１及び第２の透明基板の対向部の周縁部間が封止材によって封止されて上記第１及び第２の透明基板間に液密空間が形成され、該液密空間内に上記第１及び第２の光透過性液体が収容され、
上記液密空間に臨んで上記封止材による封止部を通じて、上記導電性液体の第１の光透過性液体の少なくとも１層に電気的に接して上記電圧印加手段の電極が配置されて成ることを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記録媒体用光ピックアップ装置。
【請求項４】
上記液密容器の上記光通路と交叉する少なくとも一方の内面形状が、上記光通路に沿う方向を軸心とし、上記界面側を底面とする切頭円錐筒状とされたことを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記録媒体用光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報記録媒体用光ピックアップ装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
各種光ディスク等の光ピックアップ装置や、各種カメラ等の撮像装置の光学系においては、収差の発生が問題となる。
特に、高密度記録の光情報記録媒体、例えば短波長光の青色レーザ光が用いられるいわゆるBlu-ray disc（ＢＤ）においては、記録層上に、保護膜としての例えば厚さ０．１ｍｍの光透過層が形成され、この光透過層側からレーザ光照射がなされる側に光透過層が形成されるが、この光透過層の厚さのばらつきが、光学特性、特に収差の発生を来たすという問題がある。
【０００３】
そこで、このＢＤ等の光情報記録媒体に対する光等においては、この収差を適宜補正する波面変換素子を、その光源と光情報記録媒体との間の光通路上に配置することが行われる。
このような波面変換により収差補正をする素子としては、例えば液晶型の位相補正素子の提案がなされている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、この液晶型の位相補正素子は、例えば電極パターン等、構造が複雑であることから製造も煩雑で、これに伴う歩留まりの問題や、生産性を十分高められないなどの問題があることに加え、波面変換の位相差の幅、すなわち位相の可変量が少ないという問題がある。
また、波面変換素子として、機械的構成によるビームエクスパンダのように機械的にレンズ位置を変化させる構成によるものがある。この場合、レンズの位置を高い精度をもって移動させる機械的機構が必要となる。
【０００５】
また、液体を用いる波面変換素子の提案もなされているが、この場合、光の通路となる開口部に柔軟性を有する透明膜を用い、この透明膜を液体の圧力により形状変化させて波面変換を行うものであり、液体の圧力によって、この透明膜形状の変化を再現性良く均一に生じさせることは、実際には困難なものである。
【特許文献１】特開２００１−１３３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、波面変換素子を具備する光情報記録媒体用光ピックアップ装置であって、その波面変換素子が簡潔な構造を有し、したがって、製造が容易で、かつ、安定して高い精度をもって目的とする波面変換を行うことができるようにした光情報記録媒体用光ピックアップ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
光情報記録媒体の光ピックアップ装置の光源部と上記光情報記録媒体との間の光通路上に、収差補正の波面変換素子が配置される光情報記録媒体用光ピックアップ装置であって、該波面変換素子が、光透過性液体が収容され少なくとも上記光通路を構成する部分が光透過構成とされた液密容器と、電圧印加手段とを有し、上記光透過性液体は、互いに混ざり合うことがなく、互いに屈折率を異にする少なくとも第１及び第２の光透過性液体が上記光通路を横切る界面を形成するように接して液密容器内に収容封入され、上記第１の光透過性液体は導電性液体であり、上記第２の光透過性液体は非導電性液体であって、上記電圧印加手段によって、上記第１の光透過性液体に対する印加電圧を制御することによって上記第１及び第２の光透過性液体間の界面形状を変形させて、該波面変換素子に入射する光の波面を変換させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、上述の光ピックアップ装置にあって、上記導電性液体による上記第１の光透過性液体と、上記非導電性の第２の光透過性液体の少なくとも一方が２層以上とされ、これら第１の光透過性液体と第２の光透過性液体とは交互に配置され、上記導電性液体の第１の光透過性液体の少なくとも１層以上に、上記電圧印加手段によって電圧印加がなされることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述の光ピックアップ装置にあって、上記液密容器は、相対向する第１及び第２の透明基板の対向部の周縁部間が封止材によって封止されて上記第１及び第２の透明基板間に液密空間が形成され、該液密空間内に上記第１及び第２の光透過性液体が収容され、上記液密空間に臨んで上記封止材による封止部を通じて、上記導電性液体の第１の光透過性液体の少なくとも１層に電気的に接して上記電圧印加手段の電極が配置されて成ることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上述の光ピックアップ装置にあって、上記液密容器の上記光通路と交叉する少なくとも一方の内面形状が、上記光通路に沿う方向を軸心とし、上記界面側を底面とする切頭円錐筒状とされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上述したように、本発明は、光路内に、波面変換素子を配置した光ピックアップ装置を構成するものであり、この波面変換素子の構成を、液密容器内に、屈折率が異なり、相互に混じり合うことがない、少なくとも導電性を有する第１の光透過性液体と、非導電性の第２の光透過性液体を封入し、両光透過性液体間に、光学的界面を形成する構成とするものである。そして導電性を有する第１の光透過性液体に対する印加電圧を制御することによって、この導電性液体の表面張力を変化させ、第２の光透過性液体が配置されることによる変形可能の光学的界面の形状変化を生じさせ、目的とする収差補正を可能にするものである。
したがって、本発明のピックアップ装置によれば、適宜、例えば取り扱う波長、精度誤差、更に、例えば冒頭に述べたBlu-ray Discにおける光透過層の厚さのばらつきなどに起因する収差補正を行うことができる。
【００１２】
また、本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置によれば、後述するように、波面変換素子が、その目的、例えば補正する収差の種類に応じて、第１及び第２の光透過性液体の層数、液密容器内の形状、電圧印加の電極形状及び配置等の選定が可能とされることから、収差の態様が変化した場合にも、装置構成を大掛かりに変更せず、つまり特段の手間をかけることなく柔軟に高精度の収差を補正することができる。
【００１３】
更に、本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置は、波面変換素子の構成を簡潔化することができたことから、製造の煩雑さが低減され、歩留まりの改善も図られるなど、本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置によれば、重要かつ多くの効果をもたらすことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置の実施の形態例を説明するが、本発明は、この実施の形態に限られるものでない。
図１は、本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置の一例の構成を示す概略図を示す。
本発明による光ピックアップ装置１は、例えば中心波長４０５ｎｍの青色レーザ光を出射する光源部２と、コリメータレンズ３と、ビームスプリッタ４と、後述する構成による波面変換素子５と、対物レンズ６と、レンズ７と、受光素子８とを有して成る。
【００１５】
光源部２から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ３でコリメートされ、ビームスプリッタ４を通過して波面変換素子５に至る。波面変換素子５において、レーザ光の収差の補正がなされることにより、対物レンズ６によって集光されて生じる光情報記録媒体９上のビームスポット形状を所望の形状とすることができる。
光情報記録媒体９からの戻り光は、対物レンズ６、波面変換素子５、ビームスプリッタ４、レンズ７を経て受光素子８に導かれる。
【００１６】
光ピックアップ装置１における波面変換素子５の位置は適宜選定し得る。すなわち、図１に示した例では、光情報記録媒体９への入射光及び反射光の共通の光通路上に波面変換素子５を配置する構成例を示したが、入射光のみの光通路上つまりコリメータレンズ３とビームスプリッタ４との間に配置する等の構成をとることもできるし、他の光学素子例えば図１の例において、ビームスプリッタ４に組み込む構成とすることもできる。
【００１７】
図２を参照して本発明による光ピックアップ装置を構成する波面変換素子５の構成例について説明する。
図２Ａは、波面変換素子５の一実施形態例の概略断面図を示し、図２Ｂは、図２Ａのｃ−ｃ線上の断面図を示す。
【００１８】
波面変換素子５は、上述した光情報記録媒体９対する光通路を構成する部分が、光透過構成とされた液密容器５ａと、例えば第１電極５３及び第２電極５４とよりなる電圧印加手段５ｂとを有し、液密容器５ａ内に、第１及び第２の光透過性液体５７及び５８が収容されて成る。
【００１９】
これら第１及び第２の光透過性液体５７及び５８は、互いに混ざり合うことがなく、かつ互いに屈折率を異にする材料で、相互に接して両者間に光学的界面ａを形成する材料によって構成される。
更に、第１の光透過性液体５７は導電性を有し、第２の光透過性液体５８は非導電性を有する液体によって構成される。
これら第１の光透過性液体５７と第２の光透過性液体５８とは、例えば無機塩含有水と、例えばシリコーンオイルとによって構成することができる。
【００２０】
図２で示した実施形態例においては、透明樹脂基板、ガラス基板等からなる第１及び第２の透明基板５１及び５２が対向して配置され、これら相対向する透明基板５１及び５２の周縁部間が、例えばシリコン系接着剤、あるいはゴム等による絶縁性封止材５６によって封止された液密容器５ａが構成される。
そして、これら相対向する第１及び第２の透明基板５１及び５２の内面に、電圧印加手段５ｂを構成する第１及び第２の電極５３及び５４が配置され、それぞれその周縁部が絶縁性封止材５６を挟んで相互に電気的に絶縁されて密閉容器５ａ外に給電端子が導出されて成る。
【００２１】
そして、図２においては、液密容器５ａ内に収容された、第１及び第２の光透過性液体５７及び５８が、それぞれ対応する第１及び第２電極５３及び５４に接触するように配置される。
【００２２】
図２Ａに示す例においては、密閉容器５ａの内面形状を、光通路の軸心を中心とし、上述した界面ａ側を底面とする切頭円錐筒状とした場合である。この形状は、例えば第２の透明基板５２側の内面形状をすり鉢状とするとか、あるいは、図２Ａで示す例におけるように透明基板５２の内面にすり鉢状の凹部５９を有する下地層５５を設けることによって形成することができる。
【００２３】
また、この例では、第１電極５３は、図２Ｂに示すように、例えばリング状に形成され、また、第２電極５４は、上述した切頭円錐筒状内面に形成され、両電極５３及び５４の中心に光通路が形成される構成とされている。
【００２４】
この構成において、第１電極５３及び第２電極５４間に電圧を印加することによって、第１の光透過性液体５７の表面張力を変化させる。これにより、この第１の光透過性液体５７は、第２の光透過性液体５８との接触側において、第２の光透過性液体５８の存在によって変形可能な状態とされていることによって、両者の界面ａが、例えば破線ｂで示すような変形を生じさせることができる。
【００２５】
したがって、この界面を横切って、上述した光情報記録媒体９に対する照射光、または／及び戻り光を通過させることにより、波面変換を生じさせることができ、これによって光学系の収差の補正をすることができる。
【００２６】
そして、この図２で示した構成におけるように、例えば第２の光透過性液体５８側において、上述した円錐筒状形とすることにより、印加電圧の変化で、この界面ａの変化が生じるとき、第２の光透過性液体５８の形状変化が、この円錐筒状形による規制によって安定した変化を生じさせることができ、これによって界面の形状変化が、印加電圧、すなわち電界変化によって安定して形状変化を生じさせることができるものである。
【００２７】
図３は、本発明による光ピックアップ装置を構成する波面変換素子５の、他の一例の概略断面図を示す。
図３において、図２Ａと対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略するが、この例においては、液密容器５ａ内の、第２の光透過性液体５８側の内形状を円筒状とした場合である。
【００２８】
そして、この波面変換素子５において、波面変換による補正の対象となる収差の種類に応じて、第１及び第２の電極５３及び５４の形状、電極数及び配置を選定することができる。
例えば、一方の電極例えば第１の電極５３を、例えば図４および図５にそれぞれその平面パターンを示すように、複数に分割した構成、すなわち例えば図４に示すように４分割に、あるいは図５に示すように２分割にされたリング状パターン構成とするなど、対称性、非対称性形状とするなど種々のパターンに形成することができる。
【００２９】
そして、これら分割された電極に互いに異なる電圧を印加するとか、例えば図４の構成において、選択した分割電極に異なる電圧を印加するなどによって任意に界面形状を変化させて、例えば非点収差、こま収差等の補正を可能にすることができるものである。
このように、電極の配置構成を選定することにより、波面変換素子５の全体の構成を変化させることなく、補正すべき収差の態様に柔軟に対応することが可能となる。
【００３０】
また、上述した各例では、第１及び第２の光透過性液体５７及び５８に第１及び第２電極５３及び５４を接触させることによって所要の電圧を印加するようにした場合であるが、例えば非導電性の第２の光透過性液体５８に対しては、なんら電圧印加を行わず、第１の光透過性液体５７に対して所要位置関係に、例えば第１電極５３を接触させ、第２電極５４を絶縁層を介して対向させることによって、第１の光透過性液体５７への電界印加を行うようにすることもできる。
【００３１】
また、上述した例では、各単一層による第１及び第２の光透過性液体５７及び５６の２層構造の液体による１つの光学的界面を有する波面変換素子５を構成した場合であるが、例えば第１の光透過性液体５７を、複数層の同一材料もしくは異なる材料によって構成し、これら第１の光透過性液体５７を、非導電性の第２光の光透過性液体５８を介在させて配置し、各界面において、波面変換の効果が生じるようにすることもできる。
この場合、選択された導電性の第１の光透過性液体５７に、もしくは各導電性光透過性液体５７に対し、同一もしくは異なる電圧印加を行うことによって、その電圧制御により、複雑、かつ数種の例えば収差補正を可能にすることができるものである。
【００３２】
また、図２及び図３に示した例では、第１及び第２の電極５３及び５４が、光通路の形成部に開口が形成された構成としたが、両電極５３及び５４もしくはその一方を、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜によって形成することができる。図５に示す例においては、第２の電極５４を透明電極として、第２の光透過性液体５８の切頭円錐形状の頂部においても電極５４が形成された形状とした場合である。
【００３３】
上述したように、本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置によれば、波面変換素子５を、液密容器内において、第１及び第２の電極間に印加する電圧を制御して第１及び第２の液体間の界面形状の変化によって非導電性の液体の形状を変形させ、波面変換素子に入射する光の波面を変換させる構成としたことから、高精度で、位相の可変量の大きい波面変換素子によってピックアップ装置を構成することができるものである。
【００３４】
また、波面変換素子５の目的に応じて、すなわち補正する収差の種類に応じて、第１の電極の形状及び配置を選定することが可能とされることから、収差の態様が変化した場合にも、装置構成を大掛かりに変更する必要がなく、特段の手間をかけることなく柔軟に収差を補正することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置の一例の構成を示す概略構成図である。
【図２】図２Ａは本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置を構成する波面変換素子の一例の概略断面図、図２Ｂは、図２Ａのｃ−ｃ線上の概略断面図である。
【図３】本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置を構成する波面変換素子の他の例の概略断面図である。
【図４】本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置を構成する波面変換素子の電極配置の一例の平面図である。
【図５】本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置を構成する波面変換素子の電極配置の他の一例の平面図である。
【図６】本発明による光情報記録媒体用光ピックアップ装置を構成する波面変換素子の他の例の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・光ピックアップ装置、２・・・光源部、３・・・コリメータレンズ、４・・・ビームスプリッタ、５・・・波面変換素子、５ａ・・・液密容器、５ｂ・・・電圧印加手段、６・・・対物レンズ、７・・・レンズ、８・・・受光素子、９・・・光情報記録媒体、５１・・・第１の透明基板、５２・・・第２の透明基板、５３・・・第１電極、５４・・・第２電極、５５・・・下地層、５６・・・絶縁性封止材、５７・・・第１の光透過性液体、５８・・・第２の光透過性液体、５９・・・凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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